通信教程 | 概述通信协议

通信协议是指通信计算机双方必须共同遵守的一组约定。这些约定规定了如何建立连接、如何相互识别等，只有在遵守这个约定的情况下，计算机之间才能进行相互的通信和交流。

在通信领域，有许多常见的协议，例如串口协议、Modbus协议、CAN协议、TCP/IP协议等。

通信协议是一个很广义的概念，在OSI模型中（包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），每一层都有对应的协议。我们所提到的串口、Modbus、CAN等协议则对应于不同的层次。

对于很多初学者来说，对于通信协议的概念可能不太理解，觉得它很高深、很复杂。但是，为了更好地理解通信协议，建议结合一些实际的例子来进行学习。

1. UART通信协议

UART全称为通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常被称为串口通信，是通信中最常见的一种协议。

1.串口底层协议

如上图，假如设备A发送一个字符给设备B，需要规定启始位、数据位、校验位、停止位以及波特率等。这些约定就是串口通讯的协议。

另外，传输的线路是通过TTL、232还是485，也是需要通讯双方（设备A和设备B）约定的，严格来说也属于一种协议。

我们这里把这些约定统称为物理层协议，或者说底层的协议。

2.串口上层协议

串口通信不像http通信那么复杂，我这里说的简单点，就是底层协议和上层协议。

基于串口的应用层协议很多，自定义应用协议、通用协议等。

自定义应用协议

比如：你买一个温度传感器模块，自定义协议：固定长度3字节。

这是一个很简单的自定义协议，当然，实际应用中自定义协议一般比这个更复杂，比如多一些标志：命令、数据长度、校验信息等。

通用协议

比如：Modbus、MAVLink等这些都是基于串口的应用层协议。

如果只是做应用，我们不必深究通用协议的原理，掌握如何使用，能正确传输数据就行（当然，一些基本原理还是要懂）。

3CAN通信协议

之前写过一些《CANOpen系列教程》，很多人第一步就蒙了，什么是CAN 2.0协议，什么是CANOpen协议？

看了上面串口的解释，现在你是不是要清晰一点了呢？

CAN 2.0属于一种协议，CANOpen也是一种协议，这两种协议是各自独立的协议。

1.CAN底层协议

CAN 2.0协议属于物理层的协议，分为CAN 2.0 A版本和B版本协议。

前几年引入了新的CAN FD协议，这个协议可以理解为CAN协议的升级版，都属于物理层协议。

2.CAN上层协议

基于物理层CAN之上的协议，比如：CANopen、J1939、DeviceNet等。这些协议属于应用层协议。

应用层协议一般都是指的软件，里面的一些内容也是标准协会进行约定的（比如CANOpne里面的对象字典、PDO、SDO等），大家都按照这个约定进行通信。

4网络通信协议

网络通信是生活中常见的一种，我们要上网，就必须要有网络，我们需要的数据通过多层协议，最终才能完成传输。

网络通信是一个比较大的概念，包含的协议种类繁多，对于大部分开发人员来说，只需要掌握基本原理，学会调用相应接口开发自己应用程序即可。

做硬件开发的需要网线电平信号、接口含义等，做应用的需要了解TCP、UDP通信方式区别等。

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